专题1 第1单元 第2课时 反应热的测量与计算（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二化学选择性必修1 化学反应原理学习笔记（苏教版 闽桂蒙陕冀专版）

本讲义聚焦反应热的测量与计算核心知识点，先系统讲解中和反应反应热的测量原理、实验装置、操作步骤及误差分析，再构建盖斯定律模型，阐述其定义、本质及计算方法，形成从实验操作到理论应用的完整学习支架。 该资料通过实验误差分析（如不同反应物对结果的影响讨论）培养科学探究与实践能力，借助盖斯定律四步骤计算法发展科学思维，课中辅助教师实验教学与模型讲解，课后通过题组练习帮助学生巩固知识、查漏补缺，体现严谨的科学态度与责任。

第2课时　反应热的测量与计算 [核心素养发展目标]　1.理解反应热测定的原理和方法，会分析产生误差的原因，不断完善和改进测定方法。2.构建盖斯定律模型，理解盖斯定律的本质，形成运用盖斯定律进行相关判断或计算的思维模型。3.了解盖斯定律对反应热测定的重要意义，增强为人类科学发展而努力的意识与社会责任感。 一、中和反应反应热的测量 1.实验原理 通过测定一定量的酸、碱溶液在反应前后温度的变化，计算反应放出的热量，由此求得反应热。 2.实验装置 (1)实验装置 (2)仪器各部分的作用 ①搅拌器或环形玻璃搅拌棒的作用是使反应物混合均匀，充分接触。 ②保温层的作用是减少热量的散失。 ③温度计的作用是测定反应前后反应体系的温度。 3.实验步骤及测量数据 (1)初始温度：测量混合前50 mL 0.50 mol·L-1盐酸的温度为T1 ℃、50 mL 0.50 mol·L-1氢氧化钠溶液的温度为T2 ℃，取两温度平均值为 ℃。 (2)终止温度(T3)：将酸、碱溶液迅速混合，用环形玻璃搅拌棒轻轻搅拌溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记录为终止温度T3。反应体系的温度变化为ΔT=℃。 (3)重复实验操作三次，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。 (4)实验数据处理 该实验中盐酸和氢氧化钠溶液反应放出的热量是0.418(T3-)kJ，生成1 mol H2O(l)时的反应热为 -16.72(T3-)kJ·mol-1[或ΔH=-kJ·mol-1]。 4.反应热的测量实验要点 (1)使用隔热层(碎泡沫塑料或纸条)及杯盖——减少热量损失。 (2)量取反应物，测反应前温度——要用NaOH稀溶液、稀盐酸。 (3)混合反应物，测反应后温度——测反应后混合液的最高温度。 (4)重复实验2~3次，减小系统误差。 (1)中和反应反应热的测定实验中的环形玻璃搅拌棒换成铜制搅拌棒效果更好 (　　) (2)实验中测定反应前后温度变化的温度计可以更换(　　) (3)中和反应反应热的测定实验中，测定盐酸后的温度计没有冲洗干净，立即测NaOH溶液的温度(　　) (4)中和反应反应热的测定实验中，应将50 mL 0.50 mol·L-1 NaOH溶液分多次倒入小烧杯中(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)× 1.大量的实验测得，25 ℃和101 kPa下，强酸和强碱稀溶液发生中和反应生成1 mol水时，放出57.3 kJ的热量。测得的数据小于57.3，分析产生误差的可能原因是什么？ 提示　 2.若改用100 mL 0.50 mol·L-1的盐酸与100 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液混合，所测生成1 mol H2O(l)时的反应热是否为上述实验结果(ΔH=-57.3 kJ·mol-1)的2倍？ 提示　否；在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热与反应物的量的多少无关，故所测结果应与上述实验结果基本相同。 3.若用NaOH固体代替NaOH溶液，对结果会产生什么影响？ 提示　NaOH固体溶于水时放热，使测得的反应热的数值偏大。 4.用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响？用醋酸代替盐酸对结果会产生什么影响？若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定中和反应反应热，对结果会产生什么影响？ 提示　浓硫酸溶于水时放热，使所测反应热的数值偏大；弱酸、弱碱电离时吸热，使所测反应热的数值偏小；若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定中和反应反应热，生成BaSO4沉淀时还会放出一部分热量，使所测反应热的数值偏大。 二、盖斯定律　反应热的计算 1.盖斯定律 (1)内容：一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相等的。 (2)在恒压条件下，化学反应的热效应等于焓变(ΔH)，而ΔH仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，而与反应的途径无关。 例：如图表示始态到终态的反应热。 ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5。 (3)盖斯定律的意义 应用盖斯定律可以间接计算出反应速率很小或不容易直接测定的或伴有副反应发生的反应的反应热。 2.应用盖斯定律计算ΔH的方法 例　根据如下两个反应： Ⅰ.C(s)+O2(g)===CO2(g)　ΔH1=-393.5 kJ·mol-1 Ⅱ.CO(g)+O2(g)===CO2(g)　ΔH2=-283.0 kJ·mol-1 选用两种方法，计算出C(s)+O2(g)===CO(g)的反应热ΔH3。 (1)虚拟路径法 反应C(s)+O2(g)===CO2(g)的途径可设计如图： ΔH1=ΔH3+ΔH2，则ΔH3=-110.5 kJ·mol-1。 (2)加合法 依据目标方程式中各物质的位置和化学计量数，调整已知方程式，最终加合成目标方程式，ΔH同时作出相应的调整和运算。 ①写出目标反应的热化学方程式，确定各物质在各反应中的位置：C(s)+O2(g)===CO(g)　ΔH3；  ②将已知热化学方程式Ⅰ-Ⅱ，可得目标热化学方程式：C(s)+O2(g)===CO(g)　ΔH3=ΔH1-ΔH2，则ΔH3=-110.5 kJ·mol-1。 (1)对一个化学反应，如果反应的途径不同，其焓变也可能不同(　　) (2)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径及条件无关(　　) (3)可以通过实验直接测定任一反应的反应热(　　) (4)反应热的数值和热化学方程式的化学计量数无关(　　) (5)同温同压下，H2和Cl2分别在光照条件下和点燃条件下发生反应时ΔH不同(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)× 1.已知：P4(白磷，s)+5O2(g)===P4O10(s)　ΔH1； P(红磷，s)+O2(g)===P4O10(s)　ΔH2。 设计成如下转化路径，请填空： 则ΔH=ΔH1-4ΔH2。 2.将TiO2转化为TiCl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一。已知： TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(l)+O2(g)　ΔH=140.5 kJ·mol-1 C(石墨，s)+O2(g===CO2(g)　ΔH=-110.5 kJ·mol-1 则反应TiO2(s)+2Cl2(g)+C(石墨，s)===TiCl4(l)+CO2(g)的ΔH是(　　) A.30.0 kJ·mol-1 B.-80.5 kJ·mol-1 C.-30.0 kJ·mol-1 D.80.5 kJ·mol-1 答案　A 解析　已知：①TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(l)+O2(g)　ΔH=140.5 kJ·mol-1，②C(石墨，s)+O2(g)===CO2(g)　ΔH=-110.5 kJ·mol-1，根据盖斯定律由①+②可得反应：TiO2(s)+2Cl2(g)+C(石墨，s)===TiCl4(l)+CO2(g)　ΔH=140.5 kJ·mol-1+(-110.5 kJ·mol-1)=30.0 kJ·mol-1。 3.黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为S(s)+2KNO3(s)+3C(s)===K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)　ΔH 已知：C(s)+O2(g)===CO2(g)　ΔH1 S(s)+2K(s)===K2S(s)　ΔH2 2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3 则ΔH=　　　　　　　(写出计算过程)。  答案　3ΔH1+ΔH2-ΔH3 根据已知热化学方程式： C(s)+O2(g)===CO2(g)　ΔH1 ① S(s)+2K(s)===K2S(s)　ΔH2 ② 2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3 ③ 将方程式3×①+②-③得S(s)+2KNO3(s)+3C(s)===K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)，则ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3 利用盖斯定律计算ΔH的四步骤 (1)定：确定待求反应的热化学方程式。 (2)找：找出待求热化学方程式中只在已知化学方程式中出现一次的物质。 (3)调：依据该物质调整已知化学方程式的方向(同侧相加，异侧相减)和化学计量数，每个已知化学方程式只能调整一次。 (4)算：ΔH与化学方程式一一对应调整和运算。 课时对点练 [分值：100分] [1~8题，每小题8分] 题组一　中和反应反应热的测量 1.下列有关中和反应反应热的说法正确的是(　　) A.中和反应反应热的热化学方程式：H+(l)+OH-(l)===H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1 B.每次测量中和反应反应热的实验过程中，需测定温度4次 C.环形玻璃搅拌棒若用铜棒代替，则测量出的中和反应反应热数值偏小 D.若稀酸溶液中H+与稀碱溶液中OH-的物质的量相等，则所测中和反应反应热数值更准确 答案　C 解析　A项，H+和OH-不能用“l”符号，应该用“aq”符号，错误；B项，每次实验中需要测量NaOH溶液的温度、盐酸的温度和反应后溶液的最高温度，需要测温度3次，错误；C项，铜容易导热，使热量损失，所以测量的中和反应反应热数值偏小，正确；D项，当酸中H+与碱中OH-的物质的量相等时，实验过程中稍有误差就不能确定生成水的量，一般都是有一种物质稍微过量，错误。 2.(2024·福建漳州高二检测)用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸和50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液测定H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)的反应热(ΔH)的实验时，下列说法不正确的是(　　) A.酸碱混合时，量筒中NaOH溶液应缓缓倒入小烧杯中，不断用环形玻璃搅拌棒搅拌 B.装置中的大小烧杯之间填满碎泡沫塑料的作用是保温隔热，减少热量损失 C.用量筒量取NaOH溶液时，仰视取液，测得的反应热ΔH不变 D.改用25 mL 0.50 mol·L-1盐酸跟25 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行测定，ΔH数值不变 答案　A 解析　中和反应反应热测定实验成败的关键是做好保温工作，B正确；用量筒量取NaOH溶液时，仰视取液，氢氧化钠溶液体积大于所需体积，但生成水的量不变，放出的热量不变，测得的中和反应反应热ΔH不变，C正确；反应放出的热量与所用酸和碱的量有关，但生成1 mol水时中和反应反应热的大小与参加反应的酸碱用量无关，D正确。 3.某同学设计如图所示实验，探究反应中的能量变化。 　 下列判断正确的是(　　) A.由实验可知，(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应 B.将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加 C.实验(c)中若不使用环形玻璃搅拌棒，则可用温度计进行搅拌 D.若用NaOH固体代替NaOH溶液与盐酸反应测定中和反应的反应热，则测定数值(|ΔH|)偏高 答案　D 解析　Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，A错误；更换为等质量的铝粉后，反应物接触面积增大，Al与盐酸反应速率加快，但反应释放出的热量不变，B错误；NaOH固体溶于水时会放出热量，因此若用NaOH固体代替NaOH溶液，会使中和反应的反应热测定数值(|ΔH|)偏高，D正确。 题组二　盖斯定律及其应用 4.已知298 K、101 kPa时： 2H2O(g)===O2(g)+2H2(g)　ΔH1 Cl2(g)+H2(g)===2HCl(g)　ΔH2 2Cl2(g)+2H2O(g)===4HCl(g)+O2(g)　ΔH3 则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　) A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2 C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2 D.ΔH3=ΔH1-ΔH2 答案　A 解析　应用盖斯定律，将第一个热化学方程式与第二个热化学方程式的2倍相加，得2Cl2(g)+2H2O(g)===4HCl(g)+O2(g)　ΔH3=ΔH1+2ΔH2，A项正确。 5.如图为两种制备硫酸的途径(反应条件略)。下列说法不正确的是(　　) A.途径①和途径②的反应热不相等 B.含1 mol H2SO4的浓溶液和含1 mol H2SO4的稀溶液，分别与足量的NaOH溶液反应，二者放出的热量是相等的 C.图中由SO2(g)催化氧化生成SO3(g)，反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量 D.若ΔH1<ΔH2+ΔH3，则2H2O2(aq)===2H2O(l)+O2(g)为放热反应 答案　B 解析　硫酸的浓溶液溶于水放热，故B错误。 6.(2024·重庆第十一中学期中)已知下列热化学方程式： ①Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g)　ΔH1=a kJ·mol-1 ②Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH2=b kJ·mol-1 ③Fe2O3(s)+CO(g)===Fe3O4(s)+CO2(g)　ΔH3=c kJ·mol-1 则反应FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g)的ΔH(单位： kJ·mol-1 )为(　　) A.+- B.-++ C.--+ D.-+- 答案　D 解析　根据盖斯定律由①×(-)+②×-③×可得目标热化学方程式，所以其ΔH=(-+-) kJ·mol-1 ，选D。 7.肼(N2H4)是火箭发动机的一种燃料，反应时N2O4为氧化剂，反应生成N2和水蒸气。 已知： ①N2(g)+2O2(g)===N2O4(g)　ΔH=8.7 kJ·mol-1 ②N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-534 kJ·mol-1 下列表示N2H4(g)和N2O4(g)反应的热化学方程式，正确的是(　　) A.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 076.7 kJ·mol-1 B.N2H4(g)+N2O4(g)===N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-542.7 kJ·mol-1 C.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-542.7 kJ·mol-1 D.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(l)　ΔH=-1 076.7 kJ·mol-1 答案　A 解析　根据盖斯定律，将②×2-①得2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 076.7 kJ·mol-1。 8.LiH可作飞船的燃料，已知下列反应： ①2Li(s)+H2(g)===2LiH(s)　ΔH=-182 kJ·mol-1 ②2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)　ΔH=-572 kJ·mol-1 ③4Li(s)+O2(g)===2Li2O(s)　ΔH=-1 196 kJ·mol-1 则反应2LiH(s)+O2(g)===Li2O(s)+H2O(l)的焓变为(　　) A.351 kJ·mol-1 B.-351 kJ·mol-1 C.702 kJ·mol-1 D.-702 kJ·mol-1 答案　D 解析　根据盖斯定律，由×(②+③)-①得2LiH(s)+O2(g)===Li2O(s)+H2O(l)　ΔH=×[-572 kJ·mol-1+(-1 196 kJ·mol-1)]-(-182 kJ·mol-1)=-702 kJ·mol-1。 [9~10题，每小题8分] 9.将V1 mL 1.00 mol·L-1盐酸和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50)。下列叙述正确的是(　　) A.做该实验时环境温度为22 ℃ B.该实验表明化学能可以转化为热能 C.NaOH溶液的浓度约为1.00 mol·L-1 D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应 答案　B 解析　从图中曲线可以看出，温度为22 ℃时，V1=5，则V2=45，此时已经开始发生中和反应并放出热量，所以22 ℃一定不是做该实验时的环境温度，A错；由曲线可知，随着V1的增大，溶液温度升高说明反应放热，化学能转化为热能，B正确；当V1=30时温度最高，说明此时两者恰好完全反应，则c(NaOH)==1.50 mol·L-1，C错；该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热的，D错。 10.通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。 ①C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)　ΔH1=a kJ·mol-1 ②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)　ΔH2=b kJ·mol-1 ③CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH3=c kJ·mol-1 ④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH4=d kJ·mol-1 下列说法不正确的是(　　) A.反应①②为反应③提供原料气 B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一 C.反应CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(l)的ΔH= kJ·mol-1 D.反应2CO(g)+4H2(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d) kJ·mol-1 答案　C 解析　反应③中的反应物为CO2、H2，由反应可知，反应①②为反应③提供原料气，故A正确；反应③中的反应物为CO2，转化为甲醇，则反应③也是CO2资源化利用的方法之一，故B正确；由反应④可知，物质的量与热量成正比，且气态水的能量比液态水的能量高，则反应CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(l)的ΔH≠ kJ·mol-1，故C错误；由盖斯定律可知，②×2+③×2+④得到2CO(g)+4H2(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)，则ΔH=(2b+2c+d) kJ·mol-1，故D正确。 11.(11分)(2024·温州期中联考)某学生通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应的反应热，将100 mL 0.5 mol ·L-1的盐酸与100 mL 0.55 mol ·L-1的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应，回答下列问题： 已知：可以近似地认为酸碱稀溶液的密度、比热容与水的相等，c=4.18 J· g-1· ℃-1。 (1)从实验装置上看，图中缺少的一种玻璃仪器是　　　　　　。  (2)简易量热计如果不盖杯盖，生成1 mol H2O(l)时所测得中和反应的反应热(ΔH)将　　　　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。  (3)实验中改用80 mL 0.50 mol ·L-1的盐酸和80 mL 0.55 mol ·L-1的NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，二者所放出的热量　　　　(填“相等”或“不相等”)。  (4)若用100 mL 0.5 mol ·L-1的醋酸与100 mL 0.55 mol ·L-1的NaOH溶液进行上述实验，发现体系温度升高了3.0 ℃，该过程放出的热量为　　　　。  (5)下列说法正确的是　　　　(填字母)。  A.向内筒中加入稀碱时，应当迅速加入 B.将用量筒量取好的稀盐酸加入内筒后，应当快速用水冲洗量筒内壁剩余的稀盐酸至内筒中，以免造成测量误差 C.内筒洗净后，未及时烘干，直接用该内筒进行实验，对生成1 mol H2O(l)时所测得的中和反应的反应热(ΔH)无影响 答案　(1)环形玻璃搅拌棒　(2)偏大　(3)不相等　(4)2.508 kJ　(5)A 解析　(1)根据简易量热计的构造可知该装置缺少的仪器是环形玻璃搅拌棒，它的作用是搅拌，使强酸和强碱充分反应，加快反应速率。 (2)简易量热计如果不盖杯盖，会有一部分热量散失，但中和反应的焓变是负值，则生成1 mol H2O(l)时所测得中和反应的反应热(ΔH)将偏大。 (3)反应放出的热量和所用酸、碱的量有关，实验中改用80 mL 0.50 mol ·L-1的盐酸和80 mL 0.55 mol ·L-1的NaOH溶液进行反应，与题述实验相比，生成水的量减少，所放出的热量减少。 (4)根据Q=cmΔt=4.18 J· g-1· ℃-1×200 g×3 ℃=2 508 J=2.508 kJ，100 mL 0.5 mol ·L-1的醋酸与100 mL 0.55 mol ·L-1的NaOH溶液反应生成0.05 mol 水放出热量为2.508 kJ。 (5)向内筒中加入稀碱时，应当快速倒入，以减少热量损失，A正确；将用量筒量取好的稀盐酸加入内筒后，不能用水冲洗量筒内剩余的稀盐酸至内筒，否则会导致盐酸加入量增多，溶液质量增大，从而造成测量误差，B错误；内筒中有残留的水，导致溶液的最高温度值偏低，从而对反应热的测定造成影响，C错误。 12.(9分)(2024·南京外国语学校高二期中)回答下列问题： (1)丙烷燃烧可以通过以下两种途径： 途径Ⅰ：C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-a kJ·mol-1 途径Ⅱ：C3H8(g)===C3H6(g)+H2(g)　ΔH=b kJ·mol-1 2C3H6(g)+9O2(g)===6CO2(g)+6H2O(l)　ΔH=-c kJ·mol-1 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)　ΔH=-d kJ·mol-1(a、b、c、d均为正值) 判断等量的丙烷通过途径Ⅰ放出的热量　　　　(填“大于”“等于”或“小于”，下同)途径Ⅱ放出的热量。C3H8(g)===C3H6(g)+H2(g)的反应中，反应物具有的总能量　　　　生成物具有的总能量，b与a、c、d的数学关系式是　　　　　　　　。  (2)利用CH4、CO2在一定条件下重整的技术可得到富含CO的气体，此技术在能源和环境上具有双重意义。重整过程中的催化转化原理如图所示。 已知：ⅰ.CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)　ΔH1=206.2 kJ·mol -1 ⅱ.CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g)　ΔH2=165 kJ·mol -1 过程Ⅰ反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　。  答案　(1)等于　小于　b=+-a　(2)CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)　ΔH=247.4 kJ·mol -1 解析　(1)根据盖斯定律，等量的丙烷燃烧时，不管是一步完成还是多步完成，反应放出的热量相等；由于C3H8(g)===C3H6(g)+H2(g)的ΔH>0，该反应是吸热反应，反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量；将题中所给热化学方程式依次编号为①②③④，根据盖斯定律①=②+③×+④×，得-a=b+(-c-d)，所以b=+-a。 (2)过程Ⅰ发生反应CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)，根据盖斯定律，ⅰ×2-ⅱ得CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)　ΔH=2ΔH1-ΔH2=2×206.2 kJ·mol -1-165 kJ·mol -1=247.4 kJ·mol -1。 学科网（北京）股份有限公司 $